1月23日,國際知名學(xué)術(shù)期刊《自然·通訊》(Nature Communications) 在線發(fā)表了我院遺傳工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室甘建華課題組與李繼喜課題組合作的關(guān)于非洲豬瘟病毒(African swine fever virus, ASFV)來源的DNA連接酶(AsfvDNAL)的研究成果。該研究用X-射線晶體學(xué)方法解析了AsfvDNAL與不同類型DNA復(fù)合物的結(jié)構(gòu),揭示了AsfvDNAL結(jié)合和催化底物連接的分子機(jī)制,為針對非洲豬瘟病毒DNA修復(fù)通路蛋白的藥物設(shè)計(jì)提供了結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。
圖1. AsfvDNAL與DNA底物復(fù)合物的晶體結(jié)構(gòu)
ASFV病毒是一種獨(dú)特的雙鏈DNA病毒,既能感染野生豬,也能感染家豬。一旦爆發(fā),將會導(dǎo)致近100%受感染豬的死亡。自1921年被發(fā)現(xiàn)以來,ASFV病毒受到了科研人員的廣泛關(guān)注,但目前仍沒有任何有效的疫苗被報(bào)道。ASFV病毒對全球多個(gè)國家和地區(qū)的豬飼養(yǎng)業(yè)都是一種巨大的威脅,并于2018年在中國首度爆發(fā),導(dǎo)致了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。ASFV病毒編碼了多個(gè)蛋白,形成了一套完整的DNA修復(fù)通路。與通常的DNA修復(fù)通路不同,ASFV DNA修復(fù)通路中的DNA 聚合酶(AsfvPolX)和連接酶AsfvDNAL的保真性都非常低,在ASFV病毒基因組的修復(fù)和突變過程中均發(fā)揮了關(guān)鍵作用。本團(tuán)隊(duì)早期研究發(fā)現(xiàn),AsfvPolX擁有一個(gè)獨(dú)特的磷酸根識別位點(diǎn),對其底物結(jié)合和催化活性十分關(guān)鍵(Plos Biology, 2017)。
AsfvDNAL與同源蛋白的序列相似性很低,其容忍堿基錯(cuò)配的分子機(jī)制還不明確。針對上述問題,甘建華、李繼喜和黃震團(tuán)隊(duì)利用晶體學(xué)手段,成功解析了AsfvDNAL與不同DNA底物的高分辨率結(jié)構(gòu)(圖1)。晶體結(jié)構(gòu)顯示,AsfvDNAL的N-端具有一個(gè)獨(dú)特的DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域(NTD),該結(jié)構(gòu)域?qū)Φ孜锝Y(jié)合十分重要。雖然AsfvDNAL與常見的DNA連接酶在催化機(jī)制方面保守,AsfvDNAL在底物催化位點(diǎn)附近具有一些明顯不同的氨基酸組成。蛋白突變、體外DNA結(jié)合以及活性研究顯示,催化位點(diǎn)附近的氨基酸對催化形式AsfvDNAL-DNA復(fù)合物的形成及活性至關(guān)重要。
博士生陳屹勍為論文的第一作者,復(fù)旦大學(xué)的甘建華教授、李繼喜教授以及四川大學(xué)的黃震教授為并列通訊作者。該研究得到了復(fù)旦大學(xué)生科院麻錦彪教授課題組的大力支持,并獲得了國家自然科學(xué)基金和科技部國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃的資助。
全文鏈接:https://www.nature.com/articles/s41467-019-08296-w
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